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探究PLC技术在电气工程中的应用

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：赵斌

[导读] 摘要：现阶段, 我国正在全力向现代化、自动化发展, 在这一过程中, 离不开电气工程自动化控制技术的应用, 而随着PLC技术的不断成熟, 电气工程自动化技术水平也在不断提高。

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        摘要：现阶段, 我国正在全力向现代化、自动化发展, 在这一过程中, 离不开电气工程自动化控制技术的应用, 而随着PLC技术的不断成熟, 电气工程自动化技术水平也在不断提高。通过应用PLC技术来提高电气设备的应用价值, 从而节省生产成本并减少人工劳动力, 由此可见, PLC技术对于我国现代化发展的重要性。
        关键词：电气工程;自动化控制;PLC技术;应用;
        1 PLC技术的概述
        1.1 PLC技术的简介
        PLC是一类控制系统, 其全称为可编辑逻辑控制器, 虽然现阶段控制技术有很多, 但是PLC控制系统结合了计算机控制、单片机控制、继电器控制的优点。PLC控制系统是一种数字运算电子装置, 该控制系统的适用范围包括了整个工业生产设计过程。在PLC系统进行工作时, 先是利用可编程的存储器, 进行逻辑运算, 当得出结果后, 不断向控制系统发出操作指令, 从而完成控制系统的正常运转。
        1.2 PLC系统的发展历程
        早在二十世纪六十年代, 国外就已经开始进行PLC系统的研发工作, 美国则是最先使用PLC系统从而代替继电器控制系统的, 而我国对于PLC系统的研发工作直到二十世纪末期才开始, 虽然我国起步较晚, 但是对于PLC系统的研发速度在逐渐加快。尤其在近几年我国科技兴国的政策下, 对于PLC技术的研发不仅变得成熟, 还开始应用于各种生产设备上, 使得大部分设备都趋紧于完全自动化工作状态, 这在提高生产效率的同时也节省了生产成本, 从而逐渐被各大工厂重视起来。
        1.3 PLC技术的特点
        除了上文提到的PLC技术结合了计算机技术、信息处理技术以及网络技术以外, 信息传递以及处理速度较快也是PLC技术的特点。其次, 在使用操作方面, PLC技术相比于单片机控制、计算机控制系统较为简单, 并且由于PLC系统的抗干扰能力较强, 因此PLC技术也具有一定的稳定性[1]。
        2 PLC技术在电气工程自动化控制中的应用
        上文对PLC技术进行了概述, 从中不难发现电气工程自动化控制中PLC技术的重要性, 下面, 将对PLC技术在电气工程自动化控制中的应用进行探究:
        2.1 PLC技术应用于开关量控制
        电气开关量是直接操控电气工作和休息的关键部件, 而要想使电气自动化工作, 首先要解决的也是对开关量的控制, 在以往的电气设备中, 大多使用电磁型继电器来操控电气设备的开关量, 然而这种方式不仅稳定性较差, 在使用过程中的操作难度也比较大, 因而使用电磁型继电器不仅降低了电气设备的工作效率, 还增加了对电气设备的损耗。而随着PLC技术的成熟, 在电气设备的开关量控制方面使用PLC技术, 不仅避免了由于操作复杂降低电气设备的工作效率, 还减小了对电气设备的损耗, 从而使电气设备的自动化程度更高[2]。
        2.2 PLC技术应用于顺序控制
        许多工厂中的自动化机床都是分环节进行工作, 在进行工作时, 需要按照工作指令进行。而在传统的操控技术中, 由于厂房内的干扰因素较多, 经常使机器的工作紊乱或停滞, 这不仅影响了工厂生产效率, 还增加了生产成本。除此之外, 传统的操控技术并不能使机床最大程度上进行自动化工作, 仍然需要大量人工劳动力进行工作, 即人工劳动力为主要工作者, 而机床为辅助生产工具。但使用PLC系统后, 可以在机床的集中控制系统中编制好工作程序, 从而对机床发出指令, 其次, PLC系统还可以对已有的程序进行保存, 在进行下次工作前可以直接使用, 这一优势促使机床的工作更加趋向自动化, 从而节省生产成本、人工劳动力以及提高运行效率。
        2.3 闭环控制
        闭环控制是指在自动控制系统中, 当发出电信号指令后, 电信号由正向通过整个控制系统, 而在电信号由正向传递的同时也伴随着反馈信号向控制系统传递会相关信息, 从而构成一个闭合回路。

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虽然该过程是以传递和反馈信息为主, 但是其作用是整个控制系统中最为关键的部分, 控制系统的工作指令和状态都需要该过程, 在这一过程中使用基于PLC系统的PID指令, 不仅可以增加信号的抗干扰能力, 还能对整个控制流程进行监控, 从而检测设备的运转状态[3]。
        2.4 提高设备网络数字化水平
        目前我国的电气设备仍处于机械时代, 并未达到完全自动化状态, 这一状况不仅没有发挥出自动化控制设备最大应用价值, 还增加了设备的不稳定性。随着PLC技术的不断成熟, 在自动化控制设备中应用PLC系统进行操控管理可以增加设备稳定性的同时, 还能提高设备的自动化程度, 从而提高设备网络数字化水平。
        3 PLC技术在其他方面的应用
        3.1 模拟量控制
        模拟量, 电流、电压、温度、压力等, 大小是连续变化的。工业生产, 要对这些物理量进行控制。作为工业控制电子装置, PLC若不能对这些量控制, 是一大缺点, 为此各厂家都在此方面进行大量开发。不仅大型、中型机可以进行模拟量控制, 小型机, 也能进行这样的控制。
        PLC进行模拟量控制, 要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是I/O单元, 不过是特殊的I/O单元。“A/D单元是把外电路的模拟量, 转换成数字量, 然后送入PLC;D/A单元, 是把PLC的数字量转换成模拟量, 再送给外电路。作为一种特殊的I/O单元, 它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离、与输入输出继电器 (或内部继电器, 它也是PLC工作内存的一个区, 可读写) 交换信息等等特点。有了A/D、D/A单元, 余下的处理都是数字量, 这对有信息处理能力的PLC并不难。”
        3.2 用于数据采集
        随着PLC技术的发展, 数据存储区越来越大。这样庞大的数据存储区, 可以存储大量数据。数据采集使用计数器, 累计记录采集到的脉冲数, 定时的转存到DM区中去。数据采集可用A/D单元, 当模拟量转换成数字量后, 定时的转存到DM区中去。PLC可配置上小型打印机, 定期把DM区数据打印出来。
        PLC可与计算机通讯配合使用, 由计算机把DM区的数据读出, 并由计算机对这些数据再进行处理。这时, PLC即成为计算机数据终端。电力用户使用PLC, 实时记录用电情况, 来实现不同用电时间和不同计价的收费办法, 可促进达到合理用电与节约用电的目的。
        3.3 运动控制
        实际的物理量, 除了开关量、模拟量外, 还有运动控制。如机床部件的位移, 以数字量表示。运动控制, 有效办法为NC, 即数字控制技术。当今很普及, 并也很完善。目前, 先进国家的金属切削机床, 数控化比率超过40%～80%, 有的甚至会更高。
        PLC也是基于计算机技术并日益完善。PLC可接收计数脉冲, 频率高达“几k至几十k”赫兹, 可通过多种方式接收脉冲, 还可多路接收。有的PLC还具备脉冲输出功能, 脉冲频率可达几十k。具有了上述两种功能, 配合PLC数据处理及运算能力, 如果再配备相应的传感器或脉冲伺服装置, 则完全可以依靠NC的原理实现种种控制。
        若PLC配置了这种单元, 则可以用NC的办法, 进行数字量控制。新开发的运动单元, 还发行了NC技术编程语言, 为更好地使用PLC进行数字控制提供了更多的方便。
        结束语
        在我国由工业化向现代化发展的过程中, PLC技术的不断成熟, 使其应用范围越来越广, 而在使用该技术进行生产制造的同时, 不仅解决了生产资金过多的问题, 还加快了工作效率。其次, 使用PLC技术最大限度上增加了设备的自动化程度, 也促使我国由工业化向现代化、信息化的转变速度。
        参考文献
        [1]王万明.电气自动控制中PLC技术的应用[J].电子技术与软件工程,2017,23:116.
        [2]吴斯.PLC技术在电气工程自动化控制中的应用探讨[J].机电信息,2018,12:97,99.
        [3]蒋海忠.PLC技术在电气工程自动化控制中的运用策略探究[J].价值工程,2018,3717:209-211.